harapás – Bio-inspirált technológiai csoport

2016-2017-ben fejlesztették ki, átmérő 6 mm

komplex műtéti eljárások során, mint például a koponya-alap műtét során, szűk anatómiai folyosókon keresztül nehéz elérni a nehezen elérhető helyeket. A komplex 3D-s utak mentén végzett műtéthez kígyószerű eszközre van szükség, amely megjegyzi a követett út 3D alakját, és az alakot hátrafelé tolja, amikor a műszer előre halad. Ezt a kígyószerű mozgásmódot “kövesse a vezető mozgását”, amelyben a fej a “vezető”, a test pedig a fej útját követi, lásd a következő animációkat:

a leader-követő mozgáshoz szükség van egy szegmentált, több kormányozható eszközre, valamint egy memóriára, amelyben a szegmensek szögei tárolhatók és eltolhatók. Robotos megközelítésekben a működtetés általában egy számítógép által vezérelt elektromos motorok sorozatával történik. Bár megvalósítható, ez egy nagyon összetett rendszert eredményez, amely további biztonsági intézkedéseket igényel a megbízhatóság biztosítása érdekében a műtét során.

annak érdekében, hogy egy egyszerűbb rendszert hozzunk létre, egy alternatív, leader-követő megközelítést vizsgáltunk mechanikus memória használatával. Multiflexünk tervezési megközelítését követve a MemoFlex 1 egy 12 cm hosszú, 5 mm-es, több kormányozható csúcsot tartalmaz 14 szegmenssel, amelyek egyenként vezérelhetők 28 Szabadságfokban. 56 kormánykábel segítségével a hegy egy hajlítható fogantyúhoz van csatlakoztatva. Ha a fogantyút egy bizonyos alakra hajlítják, az alakot a hegy tükrözi és replikálja.

az alakmemória egy előre hajlított rozsdamentes acél rúd, amely átcsúszik a hajlítható fogantyún, amelyet egy hajtókar hajt. Amint a rúd átcsúszik a fogantyún, alakját egy 3D-s nyomtatással kompatibilis helikoid betét érzékeli, amely a fogantyút pontosan követi a rúd alakját. A mechanizmus megismétli a fogantyú alakját a csúcsig, amely ezután az előre hajlított rúd alakjának megfelelő ívelt út mentén manőverezik. Az előre hajlított rúd alakja CT vagy MRI képekből származhat.

új másolási-replikációs mechanizmusunk ígéretes eredményeket mutat. Ennek ellenére a prototípus nagy mechanikai összetettséggel rendelkezik. Ezért folytattuk ezt a kutatást egy továbbfejlesztett prototípussal, a MemoFlex 2-vel, amely aan továbbfejlesztett alakmemória-mechanizmust és egy erősen egyszerűsített kompatibilis 3D-nyomtatott csúcsot tartalmaz.

Kiadványok

• Henselmans P. W. J. (2020). Mechanikus kígyók-a minimálisan invazív műtét utáni eszközök. PhD-tézis, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 p.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Egy hiper-redundáns sebészeti műszer mechanikus követési mozgása: proof-of-concept prototípus és első tesztek. Proc. Szt. Mech. Eng. H. rész: orvostudományi folyóirat, 10 o.